冷拔鋼管結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀及存在的問題
鋼管結(jié)構(gòu)的應(yīng)用最早起始于英國，隨后在20世紀(jì)80年代人們對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了較深的認(rèn)識(shí)，并有了一些有關(guān)鋼管的正規(guī)出版物，如“CIDECTBook'‘;1985年后IIW又給出了焊接鋼管連接的疲勞設(shè)計(jì)，對(duì)其靜載焊接連接設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了更新，出版了這一設(shè)計(jì)方法的第二版(IIW1989)，新的設(shè)計(jì)方法得到了國際上的廣泛認(rèn)可，被許多國際組織采用，如歐洲規(guī)范Eurocode3、美國的AWS、以及CIDECT的設(shè)計(jì)指南等。桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是外形尺寸、構(gòu)件尺寸及節(jié)點(diǎn)形式的設(shè)計(jì)。外形設(shè)計(jì)主要是桁架的總體布置、跨度、高度、節(jié)間距離、桁架間距及腹桿的布置，應(yīng)盡量減少連接數(shù)量I構(gòu)件尺寸的選擇與節(jié)點(diǎn)形式相關(guān)聯(lián)，應(yīng)通過節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算以及構(gòu)件強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算來確定。國內(nèi)外對(duì)于冷拔鋼管結(jié)構(gòu)的研究，主要集中在管節(jié)點(diǎn)的分析。因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的破壞往往導(dǎo)致與之相連若干桿件的失效。從而使整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞。對(duì)管節(jié)點(diǎn)靜力性能的研究方法，主要有三類：試驗(yàn)、解析理論和數(shù)值分析(有限元方法)。
(1)試驗(yàn)研究：起初，人們只能通過試驗(yàn)來認(rèn)識(shí)管節(jié)點(diǎn)的承載性能，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案。20世紀(jì)60年代，利用鋼模型進(jìn)行了各種管節(jié)點(diǎn)的靜載試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)。1974年首次進(jìn)行了空間管節(jié)點(diǎn)的模型試驗(yàn)，測(cè)試了4個(gè)KK型管節(jié)點(diǎn)在軸力作用下的承載力。1990年測(cè)試了軸力作用下KK型空間管節(jié)點(diǎn)。近年來，管節(jié)點(diǎn)在民用建筑中的廣泛應(yīng)用，使管節(jié)點(diǎn)研究受到重視。沈祖炎等(1998)進(jìn)行了n個(gè)試件的K型管節(jié)點(diǎn)的模型試驗(yàn)，檢驗(yàn)了上海八萬人體育館懸挑主桁架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。
(2)經(jīng)典解析理論研究：由于管節(jié)點(diǎn)是由幾個(gè)圓形鋼管焊接而成的結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于一個(gè)空間柱殼結(jié)構(gòu)，因此許多學(xué)者采用彈性圓柱殼理論來分析。由于管節(jié)點(diǎn)的邊界條件和幾何形狀復(fù)雜，給偏微分方程的求解帶來困難，在大量簡化假設(shè)基礎(chǔ)上的解析解與工程實(shí)際的差距較大。但這些研究加深了對(duì)管節(jié)點(diǎn)的了解程度，為以后的研究打基礎(chǔ)。
(3)有限元計(jì)算：近年來，隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的不斷加快以及編程語言的發(fā)展，多運(yùn)用有限元方法進(jìn)行管節(jié)點(diǎn)的極限承載力計(jì)算。劉建平運(yùn)用有限元軟件ANSYS，對(duì)圓管T、Y、K型節(jié)點(diǎn)承受軸向荷載的極限承載力作了計(jì)算。賀東哲運(yùn)用有限元軟件ADINA，以及自主開發(fā)的前后處理程序，研究了TT型圓管節(jié)點(diǎn)分別在軸力、平面內(nèi)彎矩和平面外彎矩的作用下的承載性能，并與已有公式進(jìn)行了比較。在此基礎(chǔ)上，提出了TT型圓管節(jié)點(diǎn)平面內(nèi)彎矩承載力半經(jīng)驗(yàn)公式。傅振岐運(yùn)用有限元方法分析了K型間隙矩形管節(jié)點(diǎn)支管截面的應(yīng)力分布、節(jié)點(diǎn)變形及節(jié)點(diǎn)參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的影響，最后給出了節(jié)點(diǎn)極限承載力公式。有限元分析中一般采用VnoMISeS屈服準(zhǔn)則，并假定等向強(qiáng)化。近年來用連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)方法模擬裂縫的形成和擴(kuò)展，并建立了相應(yīng)斷裂準(zhǔn)則。
